Aşırı donatılı kirişlerde boyut etkisinde kırılma parametrelerinin doğrusal ve doğrusal olmayan analizi

Geometrik olarak benzer farklı boyutlu yapıların, kırılma anındaki nominal gerilme değerlerinin elemanın karakteristik boyutu ile azalması boyut etkisi olarak tanımlanmaktadır. Betonarme elemanların göçme yükünde boyut etkisinin sadece betonun çekme gerilmelerini taşıyamadığı için değil basınç gerilmelerini taşıyamadığı için oluşan kırılmalarda da geçerli olduğu araştırmalarla görülmüştür. Aynı durum öngerilmeli betonlar, betonarme kolonlar için de geçerlidir. Bu çalışmada dört nokta yüklemesi altında denge üstü donatılı dikdörtgen betonarme kirişlerde gevrek göçme yüklerine karşılık gelen boyut etkisi analizleri yapılmış ve sonuçlar Bazant’ın boyut etkisi yasaları kullanılarak değerlendirilmiştir. Gevrek numunelerde artık gerilmeler kaydedilmiş ve Matlab® da hazırlanan kısa bir programla, Marquardt-Levenberg algoritması kullanılarak Bazant’ın boyut etkisi ifadesinde modellenmiştir. Kullanılan iki metod birbirleriyle kıyaslanmıştır. Bu çalışma boyut etkisinin önemini açıkça ortaya koymaktadır. Davranış ve kapasite hesaplamaları yapılırken boyut etkisi dikkate alınmalıdır. Artık gerilmelerin oluşacağı büyük numunelerde geliştirilmiş Bazant eşitliği Bazant eşitliğine göre daha iyi sonuçlar vermektedir.

The evaluation of fracture parameters by linear and non-linear analysis in size effect of over reinforced concrete beams

The decrease in the nominal failure stress of geometrically similar but different sized members with the increasing characteristic size is called size effect. This effect occurs not only in tension failures but in compression failures as well. This is the case for prestressed concrete members and columns as well. In this study test results of full-scale failure of singly reinforced four-point-bend beams of different sizes containing deformed longitudinal reinforcing bars are reported. A residual stress in brittle specimens are recorded which are modelled and inserted in Bazant’s size effect law by using Marquardt-Levenberg algorithm by a short program prepared in Matlab®. Two methods are compared with each other. This study indicates a significant size effect which should be considered in behaviour and design of structures and Bazant’s modified size effect law is more successful than the Bazant’s former law in greater specimens because of residual stresses.

PDF

___

1. Belgin, Ç.M., Beton Kolonların Göçme Yüklerinde Boyut Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 1997.
2. Belgin,Ç.,M., Aşırı Donatılı Betonarme Kirişlerde Boyut Etkisi Deneyleri Doktora Tezi,Gazi Üniv., Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2004.
3. Bazant, Z.P., Kwon, Y.W. “Failure of Slender and Stocky Reinforced Concrete Columns: Tests of Size Effect”, Materials and Structures, Cilt 27: 79-90, 1994.
4. Şener, S., Belgin Ç., Öztürk A., “Betonarme Kolonlarda Yapım Kusurlarının Deneysel Bulunması”,10. Ulusal Mekanik Kongresi, İst., 85-86, 1997.
5. Şener, S., Barr, B.I.G., Abusiaf, H.F., “Size Effect Tests of Reinforced Concrete Columns”, J. Struct.Eng.ASCE, Cilt 130, No 4, 662-670, 2004.
6. Bazant, Z.P., Cedolin, L., “Stability of Structures:Elastic, Inelastic, Fracture and Damage Theories”, Oxford Univ. Press, NY, 1-65, 1991.
7. Bazant, Z.P., “Size Effect in Blunt Fracture:Concrete, Rock, Metal”, J.Engng. Mech. ASCE:Cilt 110, 518-535 1984.
8. Bazant, Z.,P., Planas, J., “Fracture and Size Effect in Concrete and Other Quasibrittle Materials” CRC Press, London, 1-150 1999.
9. Wittmann, F.H., “Fracture Mechanics of Concrete”, Elsevier, Amsterdam, 54-78, 1983.
10. ACI Committee 446 “Fracture Mechanics of Concrete: Concepts, Models and Determination of Material Properties”, In Fracture Mechanics of Concrete Structures, Z.P. Bazant, Elsevier Applied Science, London, 1-140, 1992.
11. VanMier,J.G.M.,“Fracture Processes of Con-crete, Assess. of Mater. Parameters for Fracture Models”, CRC Press, London, 1-78 1997.
12. Shah, S.P., Swartz, S.E., Ouyang, C., “Fracture Mechanics of Concrete: Applications of Fracture Mechanics to Concrete, Rock, and other Quasibrittle Materials”, John Wiley & Sons,Inc., NewYork, 1-35, 1995.